Внедрение: 2020  г.

Оптимизация мультисистемных протоколов нейрореабилитации, включающая электрическую стимуляцию спинного мозга и обучение разнонаправленной двигательной работе, требует понимания механизмов основных цепей и распределения нейронной сети по спинному мозгу. В данном исследовании [1] авторы сравнили двигательную активность при шагании вперед и назад у восемнадцати взрослых децеребрированных кошек.

Исследование было проведено в соответствии с директивой Совета Европейского союза (2010/63EU) и одобрено Комитетом по уходу за животными Института физиологии им. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия, № 01a/2017.

Запись ЭМГ проводилась с использованием биполярных электродов ЭМГ (гибкие провода из нержавеющей стали с тефлоновой изоляцией диаметром 0,2 мм; AS632, Cooner Wire, Chatsworth, CA, USA). Сигналы от электродов ЭМГ усиливались дифференциальным усилителем переменного тока модели 1700, AM Systems, Sequim, WA, США (полоса пропускания от 10 Гц до 5 кГц), оцифровывались с частотой 20 кГц с помощью модуля LTR11 в составе Установки измерительной LTR‑EU‑16 и обрабатывались посредством компьютерных программ.

Рисунок 1. Тест на отведение и характеристики шага во время шага вперед и назад. (A) Типичный пример активности ЭМГ во время обычного шага FW (FW) и шага с отведением (FW_abd). (B) Соотношение мышечной активности в условиях FW и FW_abd. Ось OX, мышцы. (C) Процентное соотношение ширины шага между шагом FW и BW. (D) Процентное соотношение индекса стабильности между шагами FW и BW. Левая, правая – левая и правая задние конечности. *** р < 0,001.

В результате исследований авторы обнаружили по-разному активированную и функционирующую сеть, распределенную рострокаудально в пояснично-крестцовом увеличении, связанную с записанными свойствами двигательной активности во время шага в разных направлениях. Характеристики паттернов C‑Fos, наблюдаемых здесь, указывают на то, что небольшие вариации в походке и конфигурации позы сопровождаются явными изменениями в паттерне экспрессии непосредственно ранних генов, модулирующих активность спинномозговых сенсомоторных сетей. На практике это подтверждает, что методы обучения могут выборочно задействовать определенную нейронную сеть, контролирующую определенные двигательные функции. Это объективный аргумент, основанный на данных о нейронной активности, в пользу дальнейшей модификации протоколов двигательной реабилитации для решения разнонаправленных задач и включает нейронные цепи, отвечающие за контроль баланса и стабильность позы, что важно для пациентов с травмами спинного мозга и другими нейромоторными нарушениями.

Источник:

Merkulyeva, N.; Lyakhovetskii, V.; Veshchitskii, A.; Gorskii, O.; Musienko, P. Rostrocaudal Distribution of the C-Fos-Immunopositive Spinal Network Defined by Muscle Activity during Locomotion. Brain Sci. 2021, 11, 69. https://doi.org/10.3390/brainsci11010069

Разработчик: Институт физиологии им. И.П. Павлова; Институт трансляционной биомедицины СПбГУ; Клиника детской хирургии и ортопедии НИИФ (СПб)